111. Minimum Depth of Binary Tree

111_MinimumDepthOfBinaryTree/solution.md

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+# 問題
+https://leetcode.com/problems/minimum-depth-of-binary-tree
+
+二分木 `root` が与えられる。その**最小の深さ**を返す。最小の深さとは、根ノードから最も近い**葉ノード**までの経路上にあるノード数。葉ノードとは子を持たないノード。
+
+- 例1: `root = [3,9,20,null,null,15,7]` → `2`
+- 例2: `root = [2,null,3,null,4,null,5,null,6]` → `5`
+- 例3: `root = []` → `0`（空の木）
+- 制約: ノード数は `[0, 10^5]` の範囲、`-1000 <= Node.val <= 1000`
+
+# 前提
+- 答えを見ずに考えて、5分考えて分からなかったら答えを見てください。答えを見て理解したと思ったら、答えを隠して書いてください。筆が進まず5分迷ったら答えを見てください。そして、見ちゃったら一回全部消してやり直しです。答えを送信して、正解になったら、まずは一段階目です。
+- 次にコードを読みやすくするようにできるだけ整えましょう。これで動くコードになったら二段階目です。
+- そしたらまた全部消しましょう。今度は、時間を測りながら、もう一回、書きましょう。書いてアクセプトされたら文字を消してもう一回書きましょう。これを10分以内に一回もエラーを出さずに書ける状態になるまで続けてください。3回続けてそれができたらその問題はひとまず丸です。
+---
+
+
+
+# 1回目
+```go
+/**
+ * Definition for a binary tree node.
+ * type TreeNode struct {
+ *     Val int
+ *     Left *TreeNode
+ *     Right *TreeNode
+ * }
+ */
+
+ // 方針: 幅優先探索を利用して，一番最初にLeftとRightが両方nullになるところで探索をストップする．
+ // 再帰のパターンと，キューを使ったループでの実装がありうる．
+ // スタックオーバーフローになるかを検討するために，ざっくり計算量を見積もる．
+ // nodeの数は, 0 <= N <= 10^5
+ // Go言語だと，スタックメモリは1GB程度だったはず．あとで再確認する．
+ // 10^9 Byteなので，一つのスタックが10^3程度までならギリ収まりそう．スタックオーバーフローを気にしたくはないので，ループで書く
+ // とりうる値は，-1000 <= M <= 1000 で，これはint16程度で収まるので気にしない．
+ // 時間計算量は，あとで考える
+func minDepth(root *TreeNode) int {
+    if root == nil {
+        return 0
+    }
+    depth := 1
+    frontier := []*TreeNode{root}
+
+    for 0 < len(frontier) {
+        nextFrontier := []*TreeNode{}
+        for _, node := range frontier {
+            if node == nil {
+                continue
+            }
+            if node.Left == nil && node.Right == nil {
+                return depth
+            }
+            nextFrontier = append(nextFrontier, node.Left)
+            nextFrontier = append(nextFrontier, node.Right)
+        }
+        frontier = nextFrontier
+        depth++
+    }
+    return 0 // ここにはこないはず
+}
+```
+- 時間計算量は，frontierが最悪10^5回ループするので，O(N)
+- 空間計算量は，nextFrontierの最大サイズとなりそうだが，これはバイナリツリーの高さをHとすると，2^H
+    - 高さHは，logNなので，O(2^logN) かな？
+    - 違った．balanced（平衡木）ではないので，高さも最大はNとなる. よって空間計算量もO(N)
+- Goのgoroutine一つあたりのstack size上限は1GBであっている https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/proc.go#L160-L167
+- rootのnilチェックを統合できそうな気がしたが，特別扱いのifがループの中に入るだけのようなので，外にあったほうが素直だなと思った
+
+
+# 2回目（再帰ver）
+```go
+func minDepth(root *TreeNode) int {
+    if root == nil {
+        return 0
+    }
+    return minDepthFromLevel([]*TreeNode{root}, 1)
+}
+
+func minDepthFromLevel(level []*TreeNode, depth int) int {
+    if len(level) == 0 {
+        return depth - 1
+    }
+    next := []*TreeNode{}
+    for _, node := range level {
+        if node.Left == nil && node.Right == nil {
+            return depth
+        }
+        if node.Left != nil {
+            next = append(next, node.Left)
+        }
+        if node.Right != nil {
+            next = append(next, node.Right)
+        }
+    }
+    return minDepthFromLevel(next, depth+1)
+}
+```
+
+# 2回目（DFS再帰ver）
+```go
+func minDepth(root *TreeNode) int {
+    if root == nil {
+        return 0
+    }
+    if root.Left == nil {
+        return minDepth(root.Right) + 1
+    }
+    if root.Right == nil {
+        return minDepth(root.Left) + 1
+    }
+    return min(minDepth(root.Left), minDepth(root.Right)) + 1
+}
+```
+- 再帰を書いてみた．ちょっとつまづいたので，LLMからヒントをもらった．
+- BFSのループから再帰への書き換えの理解を書いておく
+    - queueを受け渡す必要がある．あとは渡したい情報があればそれも渡す（今回はdepth）
+    - 停止条件を書く．
+        - 停止したら，全てが巻き戻り，そのままreturn
+    - 他はループのときと同じ処理
+    - 次のlevel，frontierに行く時は，depthをカウントアップしたものを渡す
+- 感想．BFSはループのほうがしっくりくる．
+- 他の人のコードをみる
+    - https://github.com/komdoroid/arai60/pull/18
+    - https://github.com/hiroki-horiguchi-dev/leetcode/pull/22
+    - https://github.com/jjysogfy/arai60-202603/pull/11
+    - https://github.com/nicah4o/arai60/pull/21
+        - layer分けをしないBFS．
+        - cppには詳しくないが，queueはpopで値を返さないんだなというのを知った．dequeはpop_frontというのがあるらしい
+    - https://github.com/attractal/leetcode/pull/31
+        - DFSのときの関数名が `traverse` というのはなるほど．
+    - https://github.com/hiro111208/leetcode/pull/16
+        - float("inf") は番兵的なことかな. `10 ** 5` だとわかりにくかった. resという変数名も
+    - https://github.com/h-masder/Arai60/pull/23
+        - 自分と似ている．DFSとBFSを両方やっている
+    - https://github.com/rimokem/arai60/pull/22
+        - DFSでもminを使えばいけるのか．それはそうか．
+- DFSの再帰は書いてみた
+
+
+# 3回目
+```go
+func minDepth(root *TreeNode) int {
+    if root == nil {
+        return 0
+    }
+
+    depth := 1
+    frontier := []*TreeNode{root}
+
+    for 0 < len(frontier) {
+        nextFrontier := []*TreeNode{}
+        for _, node := range frontier {
+            if node == nil {
+                continue
+            }
+            if node.Left == nil && node.Right == nil {
+                return depth
+            }
+            nextFrontier = append(nextFrontier, node.Left)
+            nextFrontier = append(nextFrontier, node.Right)
+        }
+        frontier = nextFrontier
+        depth++
+    }
+    return depth
+}
+```
+- これを3回書いた
+- 個人的に一番しっくり来ている．layer分けしたBFSのループを使いたいので．